کشف صدها سیاره فراخورشیدی جدید از داده‌های کپلر

دانشمندان صدها سیاره فراخورشیدی جدید را در داده‌های ماموریت کپلر پیدا کرده‌اند که شامل 301 سیاره فراخورشیدی تازه تایید شده و 366 سیاره نامزد جدید است.

دانشمندان صدها سیاره فراخورشیدی جدید را در داده‌های تلسکوپ فضایی کپلر کشف کردند که این نتایج از دو مطالعه جداگانه جدید گرفته شده است. تصویر از NASA/ JPL-Caltech.

تعداد سیارات فراخورشیدی شناخته شده در نوامبر 2021، زمانی که اخترشناسان تعداد عظیم 301 سیاره جدید تایید شده و 366 سیاره دیگر را نامزد سیاره جدید اعلام کردند، جهش بزرگی داشت. شکارچی سیاره کپلر ناسا – یک رصدخانه فضایی – این داده‌ها را جمع‌آوری کرد. کپلر در سال 2009 راه‌اندازی شد و عملیات خود را آغاز کرد. سوخت آن تمام شد و در اواخر سال 2018 بازنشسته شد. اما ستاره‌شناسان هنوز در حال استخراج داده‌های ماموریت هستند و اکتشافات جدیدی از جهان‌های دور انجام می‌دهند.

به طور کلی، ماموریت کپلر بسیار موفق بود. از 6 دسامبر 2021، ستاره‌شناسان 4888 سیاره فراخورشیدی تایید شده را شناسایی کردند. اغراق نیست اگر بگوییم کپلر بیشتر سیارات فراخورشیدی را که امروزه می‌شناسیم، به تنهایی کشف کرده است.

این جهان‌های بیرونی – که به دور ستارگان دور می‌چرخند – از اندازه‌های زمین و بزرگ‌تر از مشتری تا بزرگ‌تر از ان هستند. برخی به دور ستاره‌های خود بسیار نزدیکتر از عطارد به خورشید ما می‌چرخند، و برخی دیگر زیر نپتون‌هایی هستند که اندازه‌ی متوسطی بین زمین و نپتون دارند. چنین سیاره‌ای در منظومه شمسی ما وجود ندارد.

تیم تحقیقاتی ناسا از فرآیند یادگیری ماشینی به نام ExoMiner برای یافتن 301 سیاره جدید تایید شده استفاده کرد. در همین حال، ستاره‌شناسان UCLA با استفاده از الگوریتم جدید خود، 366 نامزد سیاره‌ای جدید را پیدا کردند.

کپلر از روش گذر برای شناسایی سیارات فراخورشیدی استفاده می‌کند. هنگامی که سیاره‌ای از مقابل ستاره خود می‌گذرد، از نقطه نظر ما باعث افت کوچکی در روشنایی ستاره می‌شود که دانشمندان می‌توانند برای به دست آوردن داده‌های بیشتر اندازه‌گیری کنند. تصویر از مرکز پرواز فضایی گوددارد/ JPL-Caltech.

ExoMiner سیارات فراخورشیدی جدید را کشف می‌کند

 ExoMinerیک شبکه است که از ابررایانه ناسا به نام Pleiades استفاده می‌کند. دانشمندان آن را برای تشخیص بهتر بین سیارات واقعی و کاذب طراحی کردند. به این معنا که از تشخیص‌های مثبت و نادرست قبلی استفاده می‌کند تا تفاوت بین این دو را بهتر تشخیص دهد.

با این حال، ExoMiner به تنهایی کار نمی‌کند. این ابزار مکمل دانشمندان انسانی است که داده‌ها را نیز بررسی می‌کنند. این کار می‌تواند بسیار وقت گیر باشد و اینجاست که ExoMiner وارد عمل می‌شود. جان جنکینز، دانشمند سیارات فراخورشیدی در مرکز تحقیقات ایمز ناسا، اظهار داشت:

برخلاف سایر برنامه‌های یادگیری ماشینی تشخیص سیارات فراخورشیدی، ExoMiner یک جعبه سیاه نیست. هیچ رمز و رازی در مورد اینکه چرا تصمیم می‌گیرد چیزی سیاره است یا نه وجود ندارد. ما به راحتی می‌توانیم توضیح دهیم که کدام ویژگی‌ها در داده‌ها باعث می‌شود ExoMiner یک سیاره را رد یا تأیید کند.

ExoMiner سیارات فراخورشیدی جدید را با تجزیه و تحلیل داده‌ها از مجموعه داده‌های باقی‌مانده کپلر از سیارات احتمالی در آرشیو داده‌های کپلر پیدا کرد.اکنون ExoMiner آنها را به عنوان سیارات واقعی تأیید کرده است.

حامد ولی‌زادگان، سرپرست پروژه ExoMiner و مدیر یادگیری ماشین با انجمن تحقیقات فضایی دانشگاهها در ایمز، گفت:

وقتی ExoMiner می‌گوید چیزی یک سیاره است، می‌توانید مطمئن باشید که سیاره است. ExoMiner بسیار دقیق بوده و از برخی جهات قابل اعتمادتر از طبقه‌بندی‌کننده‌های ماشین‌های موجود و متخصصان انسانی است.

حامد ولی زادگان سرپرست پروژه ExoMiner و مدیر یادگیری ماشین در مرکز تحقیقات ایمز ناسا است. تصویر از لینکدین

جنکینز افزود:

این 301 اکتشاف به ما کمک می‌کند تا سیارات و منظومه‌های خورشیدی فراتر از سیاره‌های خودمان را بهتر بشناسیم و چه چیزی سیاره ما را منحصر به فرد می‌کند.

گذر نامزدهای سیاره فراخورشیدی در داده‌های K2

اما صبر کنید، چیزهای بیشتری وجود دارد! روز بعد، اخترشناسان UCLA یافته‌های خود را از 366 سیاره فراخورشیدی جدید در داده‌های کپلر اعلام کردند. برخلاف تیم ناسا، آنها از الگوریتم جدید خود استفاده کردند که در داخل طراحی شده‌اند. یکی از نویسندگان اریک پتیگورا در UCLA گفت:

کشف صدها سیاره فراخورشیدی جدید به خودی خود یک دستاورد قابل توجه است، اما چیزی که این کار را متمایز می‌کند این است که چگونه ویژگی‌های جمعیت سیارات فراخورشیدی را به طور کلی روشن می‌کند.

مطالعه UCLA  366 سیاره فراخورشیدی جدید کپلر را کشف کرد و همچنین بسیاری از سیارات قبلی مانند Kepler-444 (مفهوم هنرمند) را تأیید کرد. تصویر از Tiago Campante/ Peter Devine/ NASA/ UCLA.

پتیگورا و نویسنده اصلی، جان زینک، بخشی از یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان به نام پروژه Scaling K2 هستند. این پروژه از داده‌های مرحله K2 ماموریت کپلر استفاده می‌کند. K2 یک مرحله ماموریت طولانی بود که برای جبران نقص مکانیکی تلسکوپ در طول ماموریت اولیه طراحی شده بود. ماموریت اصلی در سال 2013 به پایان رسید. پتیگورا گفت:

کاتالوگ و الگوریتم تشخیص سیاره که جان و تیم K2 ابداع کردند، یک پیشرفت بزرگ در درک جمعیت سیارات است. من شک ندارم که آنها درک ما را از فرآیندهای فیزیکی که توسط آن سیارات شکل می‌گیرند و تکامل می‌یابند، واضح‌تر می‌کنند.

در نهایت، کل مجموعه داده‌های K2، که شامل 500 ترابایت و بیش از 800 میلیون تصویر از ستاره‌ها بود، تجزیه و تحلیل شد. محققان از خوشه Hoffman2 UCLA برای پردازش داده‌ها استفاده کردند.

چند سیاره وجود دارد؟

علاوه بر سیارات فراخورشیدی جدید، تیم تحقیقاتی همچنین 381 سیاره را که قبلاً شناخته شده بودند، شناسایی کردند. در مجموع، این تیم 747 سیاره نامزد منحصر به فرد و 57 سیستم چند سیاره‌ای را در داده‌های K2 پیدا کرد.

دانشمندان می‌خواهند بیاموزند که کدام ستاره‌ها بیشتر سیاره دارند و چه تعداد از منظومه‌های ستاره‌ای بلوک‌های سازنده لازم برای سیارات را دارند. همانطور که زینک اشاره کرد:

برای درک این موضوع، نه فقط به ستاره‌هایی مانند خورشید باید به طیف وسیعی از ستارگان نگاه کنیم. کشف هر دنیای جدید نگاهی اجمالی منحصر به فرد به فیزیک است که در شکل‌گیری سیاره نقش دارد.

تصویر هنری از تلسکوپ فضایی کپلر. ماموریت پربار شکار سیاره در سال 2018 به پایان رسید. تصویر از ناسا/ مرکز تحقیقات ایمز.

سوخت فضاپیمای کپلر در سال 2018 تمام شد و ناسا پایان ماموریت را در 30 اکتبر 2018 اعلام کرد. اکنون، ماموریت تس ناسا راه کپلر را دنبال می‌کند و سیارات بیشتری را پیدا می‌کند. به گفته ولی‌زادگان:

اکنون که ExoMiner را با استفاده از داده‌های Kepler آموزش داده‌ایم، با کمی تنظیم دقیق، می‌توانیم این یادگیری را به ماموریت‌های دیگر، از جمله تس که در حال حاضر روی آن کار می‌کنیم، انتقال دهیم. هنوز هم جا برای رشد هست.

بسیاری از جهان‌های دیگر در انتظار یافته شدن هستند

این اکتشافات جدید هیجان‌انگیز هستند و دنیاهای بیشتری در انتظار یافته شدن هستند. در واقع، دانشمندان تخمین می‌زنند که بیلیونها سیاره تنها در کهکشان ما وجود دارد و اینها همانهایی هستند که به دور ستاره‌ها می‌چرخند. علاوه بر این، ممکن است میلیون‌ها یا بیشتر سیاره وجود داشته باشد که حتی به دور هیچ ستاره‌ای نمی‌چرخند. اینها سیاراتی هستند که به تنهایی در فضا در حال حرکت هستند. دانشمندان در حال حاضر تعداد بیشتری از آنها را نیز کشف می‌کنند. فکر کردن به اینکه چند جهان در آنجا وجود دارد، ذهن را درگیر می‌کند، به خصوص وقتی به یاد بیاورید که بیلیونها کهکشان دیگر نیز وجود دارد!

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Hundreds of new exoplanets from Kepler data

Posted by Paul Scott Anderson

December 13, 2021

https://earthsky.org/space/new-exoplanets-kepler-data/